بررسی رفتار شعله گاز طبیعی در محفظه احتراق یک موتور اشتعال‌جرقه‌ای

Abstract

فرایند آزادسازی انرژی در موتورهای اشتعال­جرقه­ای رابطه مستقیمی با روند گسترش شعله در محفظه احتراق دارد. در این تحقیق، با شبیه­سازی فرایند احتراق گاز طبیعی در یک موتور اشتعال­جرقه­ای، با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی، رفتار شعله در نزدیک دیواره­ها و دور از آن بررسی شده است. آزمون­های تجربی در دورهای مختلف و با تغییر زاویه جرقه­زنی انجام شده است. شبیه­سازی به­صورت چرخه بسته بوده و نتایج مدل با داده­های تجربی اعتباردهی شده، که از دقت مناسبی برخوردار است. نتایج نشان می­دهد، با قرارگرفتن جرقه شمع در خارج از مرکز هندسی سرسیلندر، فرض گسترش شعله به­صورت کره­های هم­مرکز صحیح نیست و دیواره نزدیک شعله، جلوی پیشروی آن را گرفته و سطح شعله از حالت کروی خارج می­شود. پیشروی شعله متلاطم گاز طبیعی در سه مرحله انجام می­گیرد: 1- گسترش اولیه سطح شعله با شتاب زیاد که 15درصد جرم سوخت، با شیب آهنگ آزادسازی انرژی بالا، در این مرحله می­سوزد. 2- بعد از برخورد سطح شعله با کف پیستون، آهنگ سوختن با نرخ تقریبا ثابت ادامه می­یابد. 30 درصد جرم سوخت در حالت شمع خارج از مرکز و 50 درصد سوخت در حالت شمع مرکز، در این مرحله می­سوزد. 3- کاهش شتاب گسترش شعله بعد از برخورد سطح شعله با دیواره­های جانبی که 55 درصد جرم سوخت در حالت شمع خارج از مرکز و 35 درصد در حالت شمع در مرکز، در این مرحله می­سوزد.